《压力容器安全工程学》求取 ⇩

目录1

绪论1

第一节　压力容器的应用及其安全问题1

一、压力容器在工业生产中的应用1

二、压力容器的安全问题2

第二节　压力容器安全工程学研究的对象和任务4

一、国外有关压力容器规范及安全监督机构简况4

二、压力容器安全工程学研究的对象、任务和方法5

（一）力和力的单位6

一、压力6

第一节　压力容器6

第一章　压力容器概论6

第一篇 压力容器基础6

（二）压力7

二、压力容器及其压力来源8

（一）压力容器的界限8

（二）压力容器的压力来源9

第二节　压力容器的分类10

一、固定式容器11

（一）按压力分类11

（二）按工艺用途分类11

（三）槽车13

（二）气桶13

二、移动式容器13

（一）气瓶13

第三节　压力容器的结构型式15

一、容器本体15

（一）球形容器15

（二）圆筒形容器15

二、容器主要附件19

（一）法兰联接结构19

（二）容器的接管、开孔及其补强结构24

（一）本体结构型式27

三、高压容器本体和密封结构27

（二）密封结构型式32

四、气瓶39

（一）结构特点39

（二）各种气瓶的结构39

第二章　压力容器的应力41

第一节　应力和形变41

一、有关应力和形变的基本概念41

二、构件受拉伸或压缩时的应力和形变42

三、构件受剪切时的应力和形变45

四、构件弯曲时的应力和形变46

一、计算回转壳体薄膜应力的基本公式48

第二节　容器的薄膜应力48

二、球形壳体的薄膜应力51

三、圆筒形壳体的薄膜应力52

四、圆锥形壳体的薄膜应力53

五、椭球形壳体的薄膜应力53

六、碟形封头的薄膜应力57

第三节　平板盖的应力60

一、对称载荷圆形薄板的一般方程式60

二、周边刚性固定、受均布载荷的圆板的应力65

三、周边自由支承、受均布载荷的圆板的应力67

四、压力容器平板盖的应力70

第四节　壳体的不连续应力71

一、弹性基础梁的弯曲关系72

二、圆筒形壳体的弯曲74

三、圆筒体与封头联接组成的容器的应力79

（一）圆筒体与半球形封头联接80

（二）圆筒体与椭圆形封头联接84

（三）圆筒体与平板封头联接86

第五节　厚壁壳体的应力91

一、计算厚圆筒体应力的基本公式91

（一）厚圆筒体的周向应力和径向应力91

二、仅受内压的厚圆筒体的应力94

（二）厚圆筒体的轴向应力94

三、多层圆筒体的冷缩应力97

（一）热套式筒体的冷缩应力97

（二）包扎焊接式筒体的冷缩应力100

第二篇　压力容器安全技术101

第三章　对容器设计的安全要求101

第一节　许用应力及壁厚的确定101

一、容器的载荷及由此而产生的应力101

（一）由压力而产生的应力101

（二）由温度而引起的应力102

（三）由重量而产生的应力104

（四）其它载荷引起的应力105

二、不同类型的应力对容器安全的影响以及对它的限制106

（一）不同类型的应力对容器安全的影响106

（二）关于应力的限制问题106

三、容器壁厚的确定109

（一）计算壁厚的有关参数109

（二）薄壁容器壁厚的计算112

（三）厚壁容器壁厚的计算115

第二节　材料选用118

一、对材料性能的基本要求118

（一）机械性能118

（二）工艺性能119

二、一般中低压容器常用的材料及其使用范围120

（一）碳钢120

（三）耐蚀性120

（二）普通低合金钢121

三、特殊条件下使用的容器用钢121

（一）低温容器用钢121

（二）高温容器用钢121

（三）抗氢腐蚀钢122

（四）高强度钢122

第三节　对结构的要求123

一、对容器结构的基本要求123

（一）结构不良引起的容器破裂事故123

（二）原则要求124

二、对封头结构的要求125

（一）形状及尺寸125

（二）拼接与联接焊接125

三、对容器开孔及开孔结构的要求126

（一）关于开设检查孔的要求126

（二）开孔位置与尺寸的限制126

（三）开孔补强126

第四章　对容器制造的要求128

第一节　容器的制造缺陷及其影响128

一、容器在制造过程中可能产生的缺陷128

（一）焊接缺陷128

（二）加工成形和组装的缺陷130

（一）缺口的影响132

（二）几何形状不连续的影响132

二、制造缺陷对容器安全的影响132

（三）残余应力的影响133

第二节　工艺要求与允许偏差134

一、加工成形与组装134

（一）一般要求134

（二）焊缝布置134

（三）允许偏差135

（三）焊缝表面质量要求136

（四）焊缝返修136

（一）焊工136

（二）焊接工艺136

二、焊接136

三、焊后热处理137

（一）目的137

（二）必需进行热处理的容器137

（三）热处理方法137

（四）机械法消除残余应力138

第三节　检查与验收138

一、焊接试板试验138

（一）无损探伤检查方法的选用139

二、焊缝无损探伤检查139

（一）焊接试板的制备139

（二）试验项目及评定标准139

（二）无损探伤检查程度的确定140

（三）焊缝的局部探伤检查140

三、耐压试验和气密试验141

（一）耐压试验141

（二）气密试验141

四、容器铭牌和技术资料141

（一）金属铭牌141

（二）技术资料142

（二）容器使用记录143

（一）容器的专责管理143

二、技术管理制度143

第一节　管理143

（一）容器原始技术资料143

一、容器技术档案143

第五章　压力容器的使用管理143

（二）安全操作规程144

第二节　使用144

一、容器的操作144

二、容器的维护146

三、检验和修理147

（二）安全泄压装置的作用149

（一）压力容器超压的可能性149

第一节　安全泄压装置与安全泄放量149

一、安全泄压装置的作用及其设置原则149

第六章　压力容器安全泄压装置149

（三）安全泄压装置的设置原则150

二、安全泄压装置的类型及其特点150

（一）阀型安全泄压装置150

（二）断裂型安全泄压装置150

（三）熔化型安全泄压装置150

（四）组合型安全泄压装置150

三、压力容器的安全泄放量151

（一）压缩气体或水蒸汽容器的安全泄放量151

（二）液化气体容器的安全泄放量152

（三）器内化学反应使气体体积增大的压力容器的安全泄放量154

第二节　安全阀154

一、安全阀的工作特性154

（一）工作原理与基本要求154

（二）动作过程154

二、安全阀的分类及其结构156

（一）安全阀的种类156

（二）安全阀的封闭机构157

三、安全阀的排量159

（一）气体由喷口流出时的流速和流量159

（二）安全阀排量的计算162

（一）安全阀的选用168

四、安全阀的使用管理168

（二）安全阀的安装、试验和调整169

（三）安全阀的维护170

第三节　防爆片171

一、防爆片在压力容器中的应用171

（一）装设防爆片的压力容器171

（二）防爆片设计爆破压力的选定171

二、防爆片设计172

（一）结构型式172

（二）排泄面积174

（三）膜片厚度计算174

（一）一般要求179

三、膜片制造179

（二）爆破压力试验180

四、防爆帽180

（一）结构特点180

（二）防爆帽壁厚计算181

（三）防爆帽制造182

第七章　压力容器的定期检验183

第一节　基本要求183

一、压力容器的定期检验及其目的183

二、定期检验的分类及其项目和期限184

（一）外部检查185

（二）内外部检查186

第二节　常见的缺陷及其检查187

一、腐蚀187

（一）产生的原因与重点检查部位187

（三）全面检验187

（二）检查与处理189

二、裂纹190

（一）压力容器中的裂纹191

（二）裂纹的检查192

（三）缺陷处理193

三、变形194

（一）容器的变形及其产生的原因194

（一）直观检查195

（二）检查与处理195

四、检验方法195

（二）量具检查196

（三）无损探伤196

第三节　耐压试验199

一、试验目的199

二、试验用加压介质200

三、试验温度与试验压力202

（一）试验温度202

（二）试验压力203

（二）试压和检查204

四、试验程序与方法204

（一）试验准备工作204

五、残余变形的测定205

（一）直径变形测量205

（二）电阻应变测量206

（三）容积变形测定207

六、试验结果的评定208

第八章　对气瓶的安全要求209

第一节　设计压力与气体充装量209

一、气瓶的最高使用温度209

（一）设计压力210

（二）充装量（充装压力）210

二、压缩气体气瓶的设计压力与充装量210

三、高压液化气体气瓶的设计压力与充装量211

（一）设计压力211

（二）充装量（充装系数）211

四、低压液化气体气瓶的设计压力与充装量214

（一）设计压力214

（二）充装量（充装系数）216

五、充满液体的气瓶温度升高时瓶内压力的变化218

第二节　使用管理220

一、安全装置220

（一）安全泄压装置220

（一）由于充装不当而引起的气瓶事故222

（二）其他安全装置222

二、气体充装222

（二）事故预防措施223

三、使用和维护224

（一）气瓶使用不当可能引起的事故224

（二）事故预防措施224

四、气瓶运输225

第三节　高压气瓶的耐压试验226

一、容积变形的测定及合格标准226

（一）内测法227

（二）外测法233

（三）容积残变-全变比率合格标准的确定依据234

二、以容积弹性变形作为主要评定指标的探讨236

（一）以弹性变形作为评定指标的必要性236

（二）气瓶耐压试验时容积弹性变形允许值的确定236

第三篇　压力容器事故239

第九章　压力容器的破裂型式及其原因239

第一节　韧性破裂239

一、金属材料的变形过程239

（一）弹性变形239

（二）塑性变形240

（三）断裂240

（四）拉伸图241

二、压力容器的变形和韧性破裂242

三、韧性破裂的特征243

四、韧性破裂事故的预防245

（一）韧性破裂的基本条件245

（二）常见的容器韧性破裂事故245

（三）韧性破裂事故的预防246

第二节　脆性破裂246

一、容器脆性破裂事例246

（一）英国大型合成氨塔的脆性破裂246

（二）日本大型球形容器的脆性破裂247

（四）国内某锅炉厂试制高压容器的脆性破裂248

（三）国内某化肥厂水洗塔的爆炸248

二、钢的冷脆性及其转变温度249

（一）钢的冷脆性249

（二）冷脆转变温度及其评定249

三、断裂力学关于金属断裂的判据250

（一）断裂力学对断裂现象的解释250

（二）基于线弹性断裂力学的判据251

（三）基于弹塑性断裂力学的判据252

四、脆性破裂的特征253

五、脆性破裂事故的预防255

第三节　疲劳破裂256

一、金属疲劳现象256

（二）金属疲劳断裂过程257

（一）疲劳曲线与疲劳极限257

（三）金属疲劳断口258

二、压力容器的疲劳破裂问题259

（一）低周疲劳259

（二）压力容器的疲劳破裂261

三、疲劳破裂的特征261

四、关于防止疲劳破裂的设计问题263

（一）要作疲劳分析的容器263

（二）疲劳设计的基本方法263

第四节　腐蚀破裂263

一、钢的腐蚀破坏形式263

（二）点腐蚀264

（一）均匀腐蚀264

（三）晶间腐蚀265

（四）应力腐蚀265

（五）疲劳腐蚀267

二、压力容器的腐蚀破裂及其特征267

（一）钢制容器的氢脆267

（二）锅炉和容器的碱脆269

（三）一氧化碳等引起的气瓶腐蚀破裂272

（四）高温硫化氢引起的应力腐蚀273

（五）氯离子引起的不锈钢容器的应力腐蚀274

一、金属的蠕变275

三、防止压力容器腐蚀破裂的措施275

第五节　蠕变破裂275

二、压力容器的蠕变问题277

第十章　容器破裂爆炸及其危害279

第一节　气体的爆炸能量279

一、压缩气体与水蒸汽的爆炸能量279

二、液化气体与高温饱和水的爆炸能量281

三、可燃气体器外二次爆炸及其爆炸能量283

第三节　气体爆炸产生的冲击波283

一、冲击波及其破坏作用283

二、冲击波的超压285

一、碎片的破坏作用289

第三节　容器破裂爆炸引起的其它危害289

二、有毒液化气体容器破裂时的毒害区290

三、可燃液化气体容器破裂时的燃烧区292

第十一章　事故调查分析294

第一节　事故情况调查294

一、事故现场的检查294

二、事故过程的调查295

三、容器既往情况的调查296

第二节　技术检验与鉴定296

一、材料成分和性能的检查296

（一）化学成分检查296

（一）断口的保护与处理297

二、断口分析297

（二）机械性能测定297

（三）金相检查297

（四）工艺性能检查297

（二）断口的宏观分析298

（三）断口的微观分析298

三、破坏能量的推算299

（一）抛出容器或其碎片需要的能量299

（二）破坏周围建筑物需要的能量300

第三节　综合分析301

一、爆炸性质及过程的判断301

（一）容器在工作压力下破裂301

（四）在工作压力下破裂后二次爆炸302

（五）超压破裂后二次爆炸302

（二）容器超压破裂302

（三）器内化学反应爆炸302

二、破裂型式的鉴别303

（一）韧性破裂的鉴别303

（二）脆性破裂的鉴别303

（三）疲劳破裂的鉴别303

（四）腐蚀破裂的鉴别303

（五）蠕变破裂的鉴别304

三、事故原因分析304